nastran动力学培训

1、动力学培训内容介绍1.模态分析2.瞬态响应分析3.频率响应分析4.强迫运动5.随机响应分析结构动力学分析一、模态分析l求解器：103l质量矩阵形式：MSC认为耦合质量比集中质量更精确，在动力分析里出于对计算速度的考虑，更倾向于使用集中质量。l使用方法：用PARAM，COUPMASS，1选择耦合质量；缺省为集中质量。l求解方法：推荐的Lanczos方法。lEIGRL卡片二、瞬态响应分析l分析目的：计算时变激励载荷作用下结构的动力行为。载荷的形式可以是外力或强迫运动。l两种数值方法：直接法和模态法。直接法对全部耦合的运动方程进行直接数值积分来求解；而模态法则是利用结构的振型来对耦合的运动方程进行缩

2、减和解耦，然后再由单个模态响应的叠加得到问题的最终解答。l求解器：直接法SOL109；模态法SOL112l直接瞬态响应中的阻尼EEKGWKWGBBB413211（续）lG整体结构的阻尼系数（PARAM，G）W3感兴趣的整体结构阻尼转化频率弧度/秒（PARAM，W3）W4感兴趣的单元结构阻尼转化频率弧度/秒（PARAM，W4）KE单元刚度矩阵由于瞬态分析不允许出现复系数。所以，结构阻尼通过等效的粘性阻尼来施加。即PARAM，G和PARAM，W3同时定义。模态法的特点：模态截断。一般模态法并不需要计算所有的模态，对于动力响应计算，经常仅需要最低的几阶模态就足够了。（续）lPARAM，LFREQ给出

3、保留模态频率的下限lPARAM，HFREQ给出保留模态频率的上限lPARAM，LMODES给出被保留的最低频率模态的数量。l载荷卡片：时变载荷TLOAD1（与表联用）指定表的号载荷类型（力、力矩或者强迫位移、速度、加速度）DAREA或SPCD入口（续）lTLOAD2载荷作用的起止时间频率相位角载荷集的组合DLOAD卡整体比例因子第2个载荷的比例因子及TLOAD标识号（续）lDAREA卡lLSEQ卡定义作为动态载荷来应用的静态载荷。通过LOADSET工况控制命令来选中LSEQ模型数据卡包含一个DAREA卡，以表明是和TLOAD卡一起作用的载荷集。Component号Grid number比例因子

4、（续）l例：温度载荷标识静态载荷标识与TLOADi中对应（续）l该结构受到随时间变化的激励作用：1磅/平方英寸的压力载荷作用在整个板的表面，以250HZ的频率变化；一个50磅的力加在顶端的角上，其变化频率也是250HZ，但与压力载荷有180度的相位差。两个时间的动力载荷都只持续作用0.008秒。作用g=0.06的结构阻尼，并把它转化为频率为250HZ的等效粘性阻尼。对该结构进行0.04秒的瞬态分析。（续）lSOL 109lTIME 30lCENDlTITLE= TRANSIENT RESPONSE WITH TIME DEPENDENT PRESSURE AND POINT LOADSlSUB

5、TITLE= USE THE DIRECT METHODlECHO= PUNCHlSPC= 1lSET 1= 11, 33, 55lDISPLACEMENT= 1lSUBCASE 1lDLOAD= 700 $ SELECT TEMPORAL COMPONENT OF TRANSIENT LOADING（必须）lLOADSET= 100 $ SELECT SPACIAL DISTRIBUTION OF TRANSIENT LOADING（可选）lTSTEP= 100 $ SELECT INTEGRATION TIME STEPS （必须）l$（续）lBEGIN BULKlPARAM, COUPM

6、ASS, 1lPARAM, WTMASS, 0.00259l$ 3 PERCENT AT 250 HZ. = 1571 RAD/SEC.lPARAM, G, 0.06lPARAM, W3, 1571.l$ APPLY UNIT PRESSURE LOAD TO PLATEl$lLSEQ, 100, 300, 400l$lPLOAD2, 400, 1., 1, THRU, 40$（静态载荷）l$ VARY PRESSURE LOAD (250 HZ)lTLOAD2, 200, 300, , 0, 0., 8.E-3, 250., -90.l$ APPLY POINT LOAD OUT OF PH

7、ASE WITH PRESSURE LOADl$lTLOAD2, 500, 600, , 0, 0., 8.E-3, 250., 90.l$lDAREA, 600, 11, 3, 1.l$l$ COMBINE LOADSl$lDLOAD, 700, 1., 1., 200, 50., 500l$l$ SPECIFY INTERGRATION TIME STEPSlTSTEP, 100, 100, 4.0E-4, 1lENDDATA时间步数作用时间输出跳跃因子三、频率响应分析l频率响应分析是计算在稳态振动激励作用下结构动力响应的一种方法（比如偏心旋转部件在一组转动频率下的旋转分析）。l在频率响应

8、分析中，激励载荷是在频域中明确定义的，所有外力在每一个指定的频率上都是已知的。而力的形式可以是外力、也可以是强迫运动。l与瞬态分析一样，也有两种方法供选用：直接法和模态法。对应的求解器为SOL108、SOL111。（续）l激励的定义：与瞬态响应中TLOAD对应，在频率响应中为RLOAD。其中RLOAD1是按照实部与虚部的形式来定义频变载荷；RLOAD2按幅值和相位的形式来定义频变载荷。l几点考虑：如果激励的最高频率比系统的最低谐振频率小得多，那么使用静态分析就足够了；阻尼很小的结构在激励频率接近于谐振频率的时候，会表现出很大的动力响应。在这样的问题中，模型上一个小的改动（或仅换一台电脑来计算）

9、都可能产生响应的明显变化；如果希望对峰值响应进行充分的预测，必须使用足够好的频率步长（f）。对每个半能带宽至少使用5个点。（续）l频率响应分析中的定义卡FREQ卡定义的是离散的激励频率。FREQ1定义的是起始频率fstart，频率增量与增量的数量。FREQ2定义的是起始频率fstart，终了频率和对数间隔的数量。FREQ3定义的是频率范围F1、F2和在两者之间使用线性或对数插值的频率个数。FREQ4在每个谐振频率处指定一个频率值，并在该值附近指定等间距分布的激励频率的数量。FREQ5指定的是一个频率范围以及此范围内自然频率的比值。（续）l例：在前一例子中的平板受不同频率激励载荷作用下的频率响应

10、。在20到1000HZ范围内使用20HZ的频率步长，并取结构阻尼为g=0.06。（续）lSOL 108lTIME 30lCENDlTITLE = FREQUENCY RESPONSE DUE TO UNIT FORCE AT TIPlECHO = UNSORTEDlSPC = 1lSET 111 = 11, 33, 55lDISPLACEMENT(SORT2, PHASE) = 111lSUBCASE 1lDLOAD = 500lFREQUENCY = 100l$（续）lBEGIN BULKlPARAM, COUPMASS, 1lPARAM, WTMASS, 0.00259$（使用重量单位）l

11、$l$ SPECIFY STRUCTURAL DAMPINGl$lPARAM, G, 0.06l$l$ APPLY UNIT FORCE AT TIP POINTl$lRLOAD2, 500, 600, , ,310l$lDAREA, 600, 11, 3, 1.0l$lTABLED1, 310,l, 0., 1., 1000., 1., ENDTl$l$ SPECIFY FREQUENCY STEPSl$lFREQ1, 100, 20., 20., 49l$lENDDATA四、强迫运动l用于分析带有地基加速度、位移和速度的输入的受约束结构。l直接指定法l例：一端固支的矩形结构，在地基上受到沿

12、Z方向频率为250HZ的单位正弦脉冲加速度作用，使用直接方法，确定该结构的瞬态响应。在地基上施加1000lb的大质量，使用的结构阻尼系数：g=0.06，并将此阻尼转化为在250HZ下的等效粘性阻尼。（续）lSOL 109lTIME 30lCENDlTITLE = TRANSIENT RESPONSE WITH BASE EXCITATIONlSUBTITLE = USING DIRECT TRANSIENT METHOD, NO REDUCTIONlECHO = UNSORTEDlSPC = 200lSET 111 = 23, 33lDISPLACEMENT (SORT2) = 111lVEL

13、OCITY (SORT2) = 111lACCELERATION (SORT2) = 111lSUBCASE 1lDLOAD = 500lTSTEP = 100l$（续）lBEGIN BULKlPARAM, COUPMASS, 1lPARAM, WTMASS, 0.00259l$ SPECIFY STRUCTURAL DAMPINGlPARAM, G, 0.06lPARAM, W3, 1571.l$ APPLY EDGE CONSTRAINTSl$lSPC1, 200, 12456, 1, 12, 23, 34, 45l$l$ PLACE BIG FOUNDATION MASS (BFM) A

14、T BASEl$lCMASS2, 100, 1000., 23, 3l$l$ RBE MASS TO REMAINING BASE POINTSl$lRBE2, 101, 23, 3, 1, 12, 34, 45l$l$ APPLY LOADING TO FOUNDATION MASSl$lTLOAD2, 500, 600, , 0, 0.0, 0.004, 250., -90.l$lDAREA, 600, 23, 3, 2.588l$l$ SPECIFY INTEGRATION TIME STEPSl$lTSTEP, 100, 200, 2.0E-4, 1lENDDATA五、随机响应分析l随

15、机振动是只能在统计意义下描述的振动。在任何给定的时刻，其振动的幅值都不是确切可知的；而相反，其振动幅值的统计特性（平均值、标准偏差）是给定的。l随机响应分析需要的输入执行控制段求解器：直接法（108）、模态法（111）工况控制段RANDOM（选择模型数据集中的RANDPS、RANDT输入卡以及有关频率响应的输入卡，该段必须在子工况的上面出现）模型数据集段RANDPS（功率谱密度的详细说明）（续）lRANDT1（频率响应的自相关时间滞后卡）l例：对于板模型，在Z方向强加一个基础运动，该运动由表中的功率谱密度来描述。使用在边界上附加大质量的模态方法（通过RBE2卡）l需要确定下列计算内容：l在激励

16、位置（大质量）处的响应位移及加速度的功率谱密度。l在自由边的中心及拐角处的位移功率谱密度。（节点33和35）l假设在整个频率范围内的临界阻尼比率为固定值3%。（续）SOL 111$（模态求解法）TIME 30CENDTITLE= RANDOM ANALYSIS - BASE EXCITATIONSUBTITLE= USING THE MODAL METHOD WITH LANCZOSECHO= UNSORTEDSPC= 101SET 111= 33, 55, 9999ACCELERATION(SORT2, PHASE)= 111（续）lMETHOD= 100lFREQUENCY= 100lSD

17、AMPING= 100lRANDOM= 100lDLOAD= 100lBEGIN BULKlPARAM,COUPMASS,1lPARAM,WTMASS,0.00259l$lINCLUDE plate.bdfl$lGRID, 9999, , 0., 0., 0.l$lRBE2, 101, 9999, 12345, 1, 12, 23, 34, 45l$lSPC1, 101, 12456, 9999l$lCONM2, 6000, 9999, , 1.0E8l$l$ EIGENVALUE EXTRACTION PARAMETERSl$lEIGRL, 100 , , 2000.（续）lTABDMP1, 100, CRIT,l+, 0., .03, 10., .03, ENDTl$l$ POINT LOADING AT TIP CENTERl$lRLOAD2, 100, 600, , , 310l$lTABLED1, 310,l+, 10., 1., 1000., 1., ENDTl$lDAREA, 600, 99